JP2016079420A - 有機薄膜形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回収した有機材料を簡単に使用できる技術を提供する。
【解決手段】各蒸発ユニット２０ａ〜２０ｅに、加熱装置３₁又は３₂と冷却装置４₁又は４₂の両方を有する二台の蒸発槽１６₁、１６₂をそれぞれ設け、一方の蒸発槽１６₁又は１６₂を放出装置１５に接続して加熱によって有機材料の蒸気を生成して放出装置１５から放出させているときに、他方の蒸発槽１６₁又は１６₂では、蒸発槽１６₁又は１６₂の槽壁を冷却しておき、放出装置１５からの蒸気の放出を停止するときは、蒸発槽１６₁、１６₂同士を接続し、一方の蒸発槽１６₁又は１６₂で生成された蒸気を他方の蒸発槽１６₁又は１６₂に移動させ、冷却して有機材料を析出させる。析出した蒸発槽１６₁又は１６₂を加熱すると、析出した有機材料の蒸気が生成されるので、その蒸気を放出装置１５から放出させることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、有機薄膜を形成する有機薄膜形成装置に係り、特に、有機材料の無駄な消費を無くす有機薄膜形成装置に関する。

真空雰囲気中で有機材料を蒸発させて形成する有機薄膜は、有機ＥＬ表示装置や、有機太陽電池等の電子機器に広く用いられるようになっており、大面積の基板に低価格で高速成膜する技術が求められている。

図５の符号１１０は、従来技術の有機薄膜形成装置であり、真空槽１１１を有している。
真空槽１１１の内部には、蒸発装置１１２と放出装置１１５とが配置されており、蒸発装置１１２の内部には、粉体の有機化合物から成る有機材料が配置されている。

蒸発装置１１２には、加熱装置１１３が設けられており、真空排気装置１２２によって真空槽１１１の内部を真空排気して真空雰囲気にし、加熱装置１１３に通電して発熱させ、蒸発装置１１２を加熱すると、蒸発装置１１２の内部の有機材料が加熱され、蒸発温度以上に昇温すると有機材料の蒸気が生成される。

生成された有機材料の蒸気は、配管１２２の内部を通って、蒸発装置１１２から放出装置１１５に移動し、放出装置１１５の分配容器１２６の内部に充満し、放出口１２７から真空槽１１１の内部に放出される。

真空槽１１１の内部には、成膜対象である基板１２０が放出口１２７の真上を通過しており、真空槽１１１の内部に放出された有機材料の蒸気が基板１２０の表面に到達すると、基板１２０の表面に有機材料の薄膜が形成される。

有機薄膜が所定膜厚に形成された基板１２０は、真空槽１１１の外部に搬出される。真空槽１１１には新たに未成膜の基板が搬入され、未成膜の基板が放出口１２７の真上を通過し、その表面に有機材料の蒸気が到達して有機薄膜が形成される。

しかしながら、トラブルやメンテナンスの為に、放出装置１１５からの有機材料の蒸気の放出を停止させたい場合がある。
このとき、有機材料を急冷することが出来れば、有機材料の蒸気の生成を停止させることができるが、有機材料は真空雰囲気に置かれており、急冷することは困難であり、有機材料の蒸気の生成を急停止させることはできない。

また、有機材料を冷却しているときの蒸発速度は一定ではなく、成膜用として基板表面に到達させることはできない。従って、蒸発が停止するまでの間は、基板を放出口１２７上に配置しない状態にして、放出装置１１５から有機材料の蒸気を放出させると、有機材料が無駄に消費されるし、真空槽１１１の壁面に有機薄膜が付着する。

そこで、この有機薄膜形成装置１１０では対策が採られており、真空槽１１１の内部にトラップ装置１１７が配置され、配管１２２に設けられた三方弁１１６により、基板１２０の表面に有機薄膜を形成する場合は蒸発装置１１２を放出装置１１５に接続し、有機材料の蒸気の放出を停止させる場合には、蒸発装置１１２をトラップ装置１１７に接続し、蒸発を停止させるまでに蒸発装置１１２の内部で発生した有機材料の蒸気をトラップ装置１１７に移動させ、冷却されたトラップ装置１１７の内部表面に析出させ、蒸発を停止するまでに発生した有機材料の蒸気は真空槽１１１の内部に放出させず、トラップ装置１１７から析出した有機材料を回収することが出来るようになっている。

なお、有機材料の蒸気が、配管１２２内をキャリアガスと共に移動する場合は、キャリアガスは、トラップ装置１１７の排出口１１８から、真空槽１１１の内部に放出される。
しかしながら、トラップ装置１１７から析出した有機材料を回収するためには、真空槽１１１の内部に大気を導入し、真空槽１１１を開けてトラップ装置１１７を大気中に取り出して回収作業を行うため、回収後、真空槽１１１の内部を真空排気する時間が必要になる。

また、トラップ装置１１７から回収した有機材料は、蒸発装置１１２の内部に配置すると、有機材料の蒸気を生成することができるから、有機材料を無駄なく使用できるが、回収した有機材料は大気に曝され、劣化しやすいという難点がある。
また、トラップ装置１１７からの回収は、人手で行う作業であるため、手間を要するという問題もある。

国際公開第２０１１／０７１０６４号

本発明は上記従来技術の問題点を解決するために創作されたものであり、本発明は従来技術の問題点を解決し、装置の使用効率を低下させず、回収した有機材料を簡単に使用することができる技術を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明は、真空槽と、蒸発ユニットとを有する有機薄膜形成装置であって、前記蒸発ユニットは、第一、第二の蒸発槽と、前記第一の蒸発槽に設けられ、前記第一の蒸発槽の側面の上部と下部とを加熱し、前記第一の蒸発槽内に位置する有機材料の蒸気を生成する第一の加熱装置と、前記第二の蒸発槽に設けられ、前記第二の蒸発槽の側面の上部と下部とを加熱し、前記第二の蒸発槽内に位置する前記有機材料の前記蒸気を生成する第二の加熱装置と、前記蒸気が導入されると、前記蒸気を真空槽内に放出する放出装置と、前記第一の蒸発槽と前記放出装置とを接続する第一の接続と、前記第二の蒸発槽と前記放出装置とを接続する第二の接続と、又は、前記第一の蒸発槽と前記第二の蒸発槽とを接続する第三の接続とのうち、いずれかの接続で前記蒸気を通過させる切替装置と、前記第一の蒸発槽の前記下部に接触して設けられ、前記第一の蒸発槽の前記下部を冷却する第一の冷却装置と、前記第二の蒸発槽の前記下部に接触して設けられ、前記第二の蒸発槽の前記下部を冷却する第二の冷却装置と、を有し、前記真空槽内に位置する成膜対象物の表面に前記放出装置から放出された前記蒸気を到達させ、前記成膜対象物の表面に有機薄膜を形成する有機薄膜形成装置である。
本発明は、真空槽と、蒸発ユニットとを有する有機薄膜形成装置であって、前記蒸発ユニットは、第一の蒸発槽と、前記第一の蒸発槽の容積の半分以下の容積を有する第二の蒸発槽と、前記第一の蒸発槽に設けられ、前記第一の蒸発槽を加熱し、前記第一の蒸発槽内に位置する有機材料の蒸気を生成する第一の加熱装置と、前記第二の蒸発槽に設けられ、前記第二の蒸発槽を加熱し、前記第二の蒸発槽内に位置する前記有機材料の前記蒸気を生成する第二の加熱装置と、前記蒸気が導入されると、前記蒸気を真空槽内に放出する放出装置と、前記第一の蒸発槽と前記放出装置とを接続する第一の接続と、前記第二の蒸発槽と前記放出装置とを接続する第二の接続と、又は、前記第一の蒸発槽と前記第二の蒸発槽とを接続する第三の接続とのうち、いずれかの接続で前記蒸気を通過させる切替装置と、前記第二の蒸発槽を冷却する第二の冷却装置と、を有し、前記真空槽内に位置する成膜対象物の表面に前記放出装置から放出された前記蒸気を到達させ、前記成膜対象物の表面に有機薄膜を形成する有機薄膜形成装置である。
本発明は、有機薄膜形成装置であって、前記蒸発ユニットを複数有する有機薄膜形成装置である。
本発明は、有機薄膜形成装置であって、前記第一の蒸発槽と、前記第二の蒸発槽とは、前記真空槽の内部に配置された有機薄膜形成装置である。

有機材料の蒸気の放出を停止する間にトラップした有機材料を、移動させずに蒸発させ、蒸気を利用することができるので、有機材料の無駄が無く、再利用に要する手間も無い。

本発明の第一例の有機薄膜形成装置 蒸発ユニット (ａ)〜(ｄ)：第一、第二の蒸発装置内の有機材料を説明するための図 本発明の第二例の有機薄膜形成装置 従来技術の有機薄膜形成装置

＜有機薄膜形成装置＞
図１の符号１０ａは、本発明の第一例の有機薄膜形成装置を示している。
この第一例の有機薄膜形成装置１０ａは、真空槽１１と、一又は複数の蒸発ユニット２０ａ〜２０ｅとを有している。この第一例の有機薄膜形成装置１０ａでは、複数個の蒸発ユニット２０ａ〜２０ｅを有している。

各蒸発ユニット２０ａ〜２０ｅの構成は同じであり、その外形を図２に示す。
各蒸発ユニット２０ａ〜２０ｅは、放出装置１５と、第一、第二の蒸発槽１６₁、１６₂と、切替装置１７とを有しており、放出装置１５は真空槽１１の内部に配置されている。ここでは、第一、第二の蒸発槽１６₁、１６₂と切替装置１７とも真空槽１１の内部に配置されている。

第一、第二の蒸発槽１６₁、１６₂と放出装置１５とは、第一〜第三の配管２２₁〜２２₃によって、切替装置１７にそれぞれ接続されており、切替装置１７は、第一の配管２２₁と第三の配管２２₃とを接続する第一の接続と、第二の配管２２₂と第三の配管２２₃とを接続する第二の接続と、第一の配管２２₁と第二の配管２２₂とを接続する第三の接続のうち、いずれかの接続が可能なように構成されていて、第一の接続では第一の蒸発槽１６₁と放出装置１５とが接続され、第二の接続では第二の蒸発槽１６₂と放出装置１５とが接続され、第三の接続では、第一の蒸発槽１６₁と第二の蒸発槽１６₂とが接続されるようになっている。

切替装置１７は、第一の接続と、第二の接続と、第三の接続とのいずれかの接続ができるようになっている。
真空槽１１の外部には、制御装置１３が配置されており、各蒸発ユニット２０ａ〜２０ｅの切替装置１７は、制御装置１３によって、それぞれ独立して制御され、第一、第二、又は第三の接続のいずれかの接続が選択される。なお、各蒸発ユニット２０ａ〜２０ｅの切替装置１７は、第一〜第三の配管２２₁〜２２₃を互いに接続しない状態にしてもよい。

各蒸発ユニット２０ａ〜２０ｅの第一、第二の蒸発槽１６₁、１６₂のうち、第一の蒸発槽１６₁には、第一の加熱装置３₁が設けられており、第二の蒸発槽１６₂には、第二の加熱装置３₂が設けられている(図１及び図３，４では、加熱装置は黒丸(●)で表されている)。

第一、第二の加熱装置３₁、３₂は、第一、第二の蒸発槽１６₁、１６₂の底面と、側面全部とに設けられている。また、天井にも設け、第一、第二の蒸発槽１６₁、１６₂の底面と、側面と、天井と、を加熱して昇温させるようにすることができる。

第一又は第二の蒸発槽１６₁、１６₂の内部に有機材料が位置する場合は、第一又は第二の加熱装置３₁、３₂が電源２７₁、２７₂によって通電されて発熱すると、発熱する第一又は第二の加熱装置３₁、３₂が設けられた第一又は第二の蒸発槽１６₁、１６₂の内部の有機材料が加熱される。
有機材料が昇温し、蒸発温度又は昇華温度以上の温度になると、蒸気が生成される。

切替装置１７によって、蒸気が生成される第一又は第二の蒸発槽１６₁、１６₂を放出装置１５に接続しておくと、生成された蒸気は切替装置１７を通過して放出装置１５に移動する。

放出装置１５は、分配容器２６と、一又は複数個の放出口２７とを有している。ここでは、分配容器２６は細長であり、複数の放出口２７は、分配容器２６の長手方向に沿って、分配容器２６の上部に並んで設けられており、切替装置１７を通過した蒸気は分配容器２６の内部に導入され、分配容器２６の内部に充満した後、各放出口２７から真空槽１１の内部に放出される。

各蒸発ユニット２０ａ〜２０ｅの放出装置１５は、分配容器２６の長手方向を互いに平行にして、放出口２７を上方に向けて一列に並べられている。真空槽１１の内部には、搬送装置２５が設けられており、真空槽１１内に搬入された成膜対象物２４は、搬送装置２５によって、各分配容器２６が並べられた方向に沿った方向に移動される。

その方向は、各分配容器２６の長手方向とは垂直な方向であり、各分配容器２６の放出口２７と順番に対面し、一台の分配容器２６の放出口２７から放出された蒸気は、成膜対象物２４が放出口２７と対面しながら移動することで、成膜対象物２４には、その移動方向の先端から最後尾まで蒸気が到達するようになっている。

第一〜第三の配管２２₁〜２２₃と、切替装置１７と、分配容器２６とには、加熱装置が設けられており(不図示)、第一〜第三の配管２２₁〜２２₃と、切替装置１７と、分配容器２６とは加熱され、内部を通過する蒸気が析出しないようにされている。

第一、第二の加熱装置３₁、３₂に加え、各蒸発ユニット２０ａ〜２０ｅの第一、第二の蒸発槽１６₁、１６₂には、第一、第二の冷却装置４₁、４₂がそれぞれ設けられている。
第一、第二の冷却装置４₁、４₂は配管と、配管内部を流れる冷却媒体によって構成されており、第一、第二の冷却装置４₁、４₂の配管は、真空槽１１の外部に配置された循環装置２８₁、２８₂にそれぞれ接続されており、第一、第二の冷却装置４₁、４₂には、循環装置２８₁、２８₂で冷却された冷却媒体が供給され、第一、第二の蒸発槽１６₁、１６₂の熱を吸収して昇温した冷却媒体は循環装置２８₁、２８₂に戻り、循環装置２８₁、２８₂で冷却されて第一、第二の冷却装置４₁、４₂に供給されるようになっている。

循環装置２８₁、２８₂は制御装置１３によって制御されており、制御装置１３は、第一、第二の冷却装置４₁、４₂のいずれか一方又は両方を動作させ、第一、第二の蒸発槽１６₁、１６₂を所望温度に冷却することができる。

第一、第二の蒸発槽１６₁、１６₂のうち、一方の蒸発槽１６₁又は１６₂に有機材料を配置して放出装置１５と接続し、蒸気を生成して放出装置１５から蒸気を放出させるときに、他方の蒸発槽１６₁又は１６₂を冷却しておき、放出装置１５からの蒸気の放出を停止する際に、切替装置１７によって、第一又は第二の接続を第三の接続に変更して第一の蒸発槽１６₁と第二の蒸発槽１６₂とを直ちに接続し、一方の蒸発槽１６₁又は１６₂で生成された蒸気を、冷却された他方の蒸発槽１６₁又は１６₂に移動させることができる。

第一、第二の冷却装置４₁、４₂は、第一、第二の蒸発槽１６₁、１６₂の側壁の下側の部分である側壁下部３５₁、３５₂(図２)と底面とに密着されており、側壁下部３５₁、３５₂の上側に位置する側壁上部３６₁、３６₂(図２)には密着されず、側壁上部３６₁、３６₂を冷却しないように配置されている。

冷却された第一又は第二の蒸発槽１６₁、１６₂は、有機材料の蒸発温度(昇華温度を含む)よりも低温に冷却されており、従って、有機材料の蒸気が冷却された第一又は第二の蒸発槽１６₁、１６₂の内部に入ると、第一又は第二の蒸発槽１６₁、１６₂の側壁下部３５₁、３５₂と底面とに接触した蒸気が有機材料として析出する。

他方、第一、第二の配管２２₁、２２₂は、第一、第二の蒸発槽１６₁、１６₂の天井に設けられた孔に接続されており、蒸気放出の際には、天井と側壁上部３６₁、３６₂は加熱されて温度が上昇されているから、天井、孔、または、側壁上部３６₁、３６₂に蒸気が接触しても、壁面には有機材料は析出せず、また、第一、第二の配管２２₁、２２₂と天井とが接続された部分でも析出物は発生しない。

また、第一、第二の蒸発槽１６₁、１６₂の一方から他方に蒸気が導入される際にも、第一、第二の冷却装置４₁、４₂が配置されていない部分では蒸気は凝縮しないので、配管２２₁、２２₂や配管２２₁、２２₂が接続された天井の孔の部分は、析出物で閉塞されないようになっている。
なお、側壁上部３６₁、３６₂と天井には、第一、第二の冷却装置４₁、４₂は設けず、第一、第二の加熱装置３₁、３₂を設けるようにすればよい。

第一、第二の加熱装置３₁、３₂は、第一、第二の冷却装置４₁、４₂が密着された第一、第二の蒸発槽１６₁、１６₂の側壁下部３５₁、３５₂と底面と、第一、第二の冷却装置４₁、４₂が密着されない側壁上部３６₁、３６₂とを加熱するように配置されている。

第一又は第二の蒸発槽１６₁、１６₂の内部で析出された有機材料を使用する際には、有機材料が析出された第一又は第二の蒸発槽１６₁、１６₂に設けられた第一又は第二の冷却装置４₁、４₂を停止させると共に、その蒸発槽１６₁又は１６₂に設けられた第一又は第二の加熱装置３₁、３₂を発熱させ、析出した有機材料が昇温して蒸発(昇華を含む)し、蒸気が生成される。

析出した有機材料の蒸気を生成する第一又は第二の蒸発槽１６₁、１６₂は、切替装置１７を切り替えて放出装置１５に接続し、生成された蒸気を放出装置１５から放出させる。
蒸気が生成された第一又は第二の蒸発槽１６₁、１６₂の側壁上部３６₁、３６₂は加熱されているので、生成された蒸気は第一又は第二の蒸発槽１６₁、１６₂の側壁上部３６₁、３６₂では冷却されず、側壁上部には有機材料は析出しない。

なお、第一又は第二の接続を第三の接続に切り替えて放出装置１５からの蒸気の放出を停止させる際には、蒸気を生成していた第一又は第二の加熱装置３₁、３₂の発熱を停止させてもよいし、更に、発熱の停止と共に、第一又は第二の冷却装置４_1、４₂を動作させ、加熱されていた第一又は第二の蒸発槽１６₁、１６₂を第一又は第二の冷却装置４_1、４₂によって冷却することもできる。
他方、短時間で放出を再開させることが分かっていれば、第一又は第二の加熱装置３₁、３₂を継続して発熱させてもよい。

＜有機薄膜形成手順＞
この第一例の有機薄膜形成装置１０ａを用いて処理対象物上に有機薄膜を形成する手順を説明する。複数の蒸発ユニット２０ａ〜２０ｅでは、第一の蒸発槽１６₁に有機材料が配置されているものとする。有機材料は全部の蒸発ユニット２０ａ〜２０ｅに同じ化合物が配置されている場合や、一台又は複数台の蒸発ユニット２０ａ〜２０ｅに異なる化合物が配置される場合であってもよい。

図３(ａ)〜(ｄ)は、一台の蒸発ユニット２０ａ内の有機材料の変化を説明するための図であり、この蒸発ユニット２０ａでは、第一の蒸発槽１６₁内に有機材料５₁が配置され、第二の蒸発槽１６₂は空になっている(図３(ａ))。

図１の符号３１は、この第一例の有機薄膜形成装置１０ａの前工程の真空装置の真空槽を示している。符号３２は、後工程の真空装置の真空槽を示しており、第一例の有機薄膜形成装置１０ａの真空槽１１と前工程の真空装置の真空槽３１との間と、後工程の真空装置の真空槽３２の間には、真空バルブ３３、３４がそれぞれ設けられており、真空バルブ３３、３４を開けると、成膜対象物２４を真空槽１１の内部に搬出入できるようになっている。

真空槽１１には、真空排気装置１９が接続されており、真空排気装置１９によって、真空槽１１の内部を真空排気できるようにされている。真空槽１１が真空排気され、真空雰囲気が形成されている際には、前工程と後工程の真空装置の真空槽３１、３２も真空雰囲気にされており、真空バルブ３３、３４が開けられても、真空槽１１の内部の真空雰囲気は維持されるようになっている。

切替装置１７には、第一の真空槽１６₁と、第二の真空槽１６₂と、放出装置１５とを接続する全接続の状態があり、切替装置１７が全接続にされて真空槽１１の内部が真空排気されると、第一、第二の真空槽１６₁，１６₂は、放出装置１５を介して真空排気される。

有機薄膜を形成するためには、先ず、真空排気装置１９によって真空槽１１の内部と各蒸発ユニット２０ａ〜２０ｅの第一、第二の蒸発装置１６₁、１６₂の内部とを真空排気し、真空雰囲気を形成する。

次に、各蒸発ユニット２０ａ〜２０ｅの切替装置１７を、第三の接続にして第一の蒸発槽１６₁と第二の蒸発槽１６₂とを接続し、真空槽１１の内部に成膜対象物２４を搬入しない状態で、第一の加熱装置３₁と第二の冷却装置４₂とを動作させ、第一の蒸発槽１６₁に配置された有機材料５₁を加熱し、第二の蒸発槽１６₂は冷却する。切替装置１７や放出装置１５や配管２２₁〜２２₃は加熱しておく。

第一の蒸発槽１６₁に配置された有機材料５₁が昇温して蒸気が生成されると、蒸気は、同じ蒸発ユニット２０ａ〜２０ｅの第二の蒸発槽１６₂に移動し、有機材料５₂が析出する(図３(ｂ))。

全部の蒸発ユニット２０ａ〜２０ｅの第一の蒸発槽１６₁の温度が所定温度範囲に安定したところで、切替装置１７を第一の接続に切り替えて第一の蒸発槽１６₁を放出装置１５に接続し、各蒸発ユニット２０ａ〜２０ｅの放出装置１５から真空槽１１の内部に蒸気を放出させる。

真空槽１１の内部の、各蒸発ユニット２０ａ〜２０ｅの放出装置１５に面する位置には膜厚センサが設けられており、膜厚センサによって、各放出装置１５から放出される蒸気の放出速度（＝放出量／時間）を測定する。
放出速度が所定の範囲内になったところで、真空バルブ３３を開け、前工程の処理が終了した成膜対象物２４の真空槽１１内への搬入を開始する。

各放出装置１５から蒸気を放出させながら成膜対象物２４を真空槽１１内で移動させ、各蒸発ユニット２０ａ〜２０ｅの放出装置１５と順番に対面させると、成膜対象物２４の表面に有機薄膜が形成される。成膜対象物２４に有機薄膜を形成している間も、膜厚センサによって、放出速度を測定し、放出速度が一定になるように、第一の加熱装置３₁の発熱が制御されている。

所定の有機薄膜が形成された成膜対象物２４は、真空バルブ３４を開け、後工程の真空装置の真空槽３２の内部に搬出する。
真空槽１１の内部には、成膜対象物２４の搬入と搬出が繰り返し行われており、各蒸発ユニット２０ａ〜２０ｅの第一の蒸発槽１６₁の内部では、蒸気が継続して生成されている。従って、第一の蒸発槽１６₁の内部の有機材料５₁は、時間経過に従って次第に減少する。

その間、第二の蒸発槽１６₂は、第二の冷却装置４₂によって冷却しておき、放出装置１５からの蒸気の放出を停止させる際には、切替装置１７を第三の接続に切り替えて第一の蒸発槽１６₁と第二の蒸発槽１６₂とを接続し、第一の蒸発槽１６₁で生成された蒸気を、第二の蒸発槽１６₂の内部に移動させて有機材料５₂を析出させる(図３(ｃ))。この結果、第二の蒸発槽１６₂の内部には、固体もしくは粉体の有機材料が蓄積される。

析出した有機材料５₂は、上述したように、第二の加熱装置３₂を発熱させ、蒸気を形成してから切替装置１７を第二の接続に切り替えて、有機材料５₂が析出した第二の蒸発槽１６₂を放出装置１５に接続して成膜対象物２４の表面に到達させればよい。

このとき、上述したように、第一の加熱装置３₁の発熱を終了させ、また、終了させると共に、第一の冷却装置４₁による第一の蒸発槽１６₁の冷却を開始してもよいが、放出装置１５からの蒸気の放出の停止が短時間であることが分かっている場合は、第一の加熱装置３₁の発熱を終了させずに第一の蒸発槽１６₁の内部での蒸気の生成を維持し、放出を再開させる際には、第三の接続を第一の接続に戻し、第一の蒸発槽１６₁を放出装置１５に接続させればよい。

ところで、第一の蒸発槽１６₁で蒸気を生成しているときに、第一の蒸発槽１６₁の内部の有機材料５₁が無くなった場合には、放出装置１５からの蒸気放出は停止する。
そのような蒸気放出の停止を防止するためには、第一の蒸発槽１６₁の加熱時間から、および、膜厚測定装置による放出速度の測定結果から、第一の蒸発槽１６₁の内部の有機材料５₁の残量を検出し、無くなる前に第二の蒸発槽１６₂を昇温させ(図３(ｄ))、第一の蒸発槽１６₁の内部で有機材料５₁の蒸気が生成されているときに、第二の蒸発槽１６₂の内部で有機材料５₂の蒸気が生成されるようにし、第一の蒸発槽１６₁内の有機材料５₁が所定量まで減少したときに、第一の接続を第二の接続に替え、放出装置１５に第二の蒸発槽１６₂から蒸気が供給されるようにすればよい。

切り換えは、放出装置１５に成膜対象物２４が対面しないときに行えばよい。
なお、上記蒸発ユニット２０ａ〜２０ｅでは、第一、第二の蒸発槽１６₁、１６₂を真空槽１１の内部に配置したが、それに限定されるものではなく、真空槽１１の外部に配置しても良い。

次に、図４の符号１０ｂは、本発明の第二例の有機薄膜形成装置である。
この第二例の有機薄膜形成装置１０ｂは、第一例の有機薄膜形成装置１０ａと同じく、真空槽１１と、一又は複数の蒸発ユニット２１ａ〜２１ｅとを有している。ここでは複数個の蒸発ユニット２１ａ〜２１ｅを有している。

第二例の有機薄膜形成装置１０ｂの各蒸発ユニット２１ａ〜２１ｅは、容量が大きな第一の蒸発槽１４₁と、第一の蒸発槽１４₁の容量の半分未満の容量である第二の蒸発槽１４₂とを有している点で、第一例の有機薄膜形成装置１０ａとは異なっている。

第一、第二の蒸発槽１４₁、１４₂には、少なくとも、底面と、側面の全部とに第一、第二の加熱装置３₁，３₂がそれぞれ配置されており、第一、第二の蒸発槽１４₁、１４₂の底面と側面全部を加熱して、第一、第二の蒸発槽１４₁、１４₂全体を昇温させることができるようになっている。

この第二例の有機薄膜形成装置１０ｂでは、第二の蒸発槽１４₂に第二の冷却装置４₂が設けられているのに対し、第一の蒸発槽１４₁では冷却装置は使用せずに済むので、設けても設けなくてもよい。ここでは設けられていない。

他の構成は第一例の有機薄膜形成装置１０ａと同じであり、第二の冷却装置４₂は、第二の蒸発槽１６₂の側壁の下側の部分である側壁下部３５₂に密着されており、側壁下部３５₂の上側に位置する側壁上部３６₂には密着されず、側壁上部３６₂を冷却しないように配置されている。第二の冷却装置４₂は第二の蒸発槽１６₂の底面にも密着していてもよい。

第二例の有機薄膜形成装置１０ｂによって有機薄膜を形成するときには、第一の蒸発槽１４₁に有機材料５₁を配置し、第二の蒸発槽１４₂には配置しないでおく。
有機材料５₁が配置されていない状態で、第二の蒸発槽１４₂を冷却装置４₂で冷却して蒸発温度よりも低い温度にし、切替装置１７を第三の接続にして、第一の蒸発槽１４₁と第二の蒸発槽１４₂とを接続した後、第一の蒸発槽１４₁を第一の加熱装置３₁によって加熱して昇温させ、第一の蒸発槽１４₁内で有機材料５₁の蒸気の生成を開始する。

第三の接続では、第一の蒸発槽１４₁内で生成された蒸気は、第二の蒸発槽１４₂に移動して冷却され、有機材料が析出されており、第二の蒸発槽１４₂の内部には、固体（粉体を含む）の有機材料が蓄積される。

第一の加熱装置３₁によって有機材料５₁を加熱し続け、第一の蒸発槽１４₁内で、有機材料５₁の蒸気が安定して生成されるようになった後、成膜対象物２４を真空槽１１の内部に搬入し、放出口２７付近に到達したところで、切替装置１７を第三の接続から第一の接続に切り替え、第一の蒸発槽１４₁と分配容器２６とを接続し、並んだ放出口２７から蒸気を放出させた状態で、成膜対象物２４を、蒸気が到達する位置を通過させる。

成膜対象物２４が通過した後、切替装置１７を、第一の接続から第三の接続へ切り替え、第一の蒸発槽１４₁で生成された蒸気を第二の蒸発槽１４₂に移動させ、第二の蒸発槽１４₂内で冷却して有機材料を析出させる。

そして、次の成膜対象物２４が放出口２７付近に到達したところで、切替装置１７を第三の接続から第一の接続に切り替え、第一の蒸発槽１４₁で生成された蒸気を放出口２７から放出させ、成膜対象物２４を通過させ、成膜対象物２４の表面に薄膜を形成する。

このように、第一の加熱装置３₁による第一の蒸発槽１４₁内の有機材料５₁の加熱は中断せず、第一の蒸発槽１４₁の内部での蒸気は生成し続けながら、第一の接続と第三の接続を繰り返し切り替えして複数の成膜対象物２４へ有機薄膜を形成する際には、第一の蒸発槽１４₁の内部で生成された有機材料５₁の蒸気のうち、成膜対象物２４に到達し、有機薄膜の形成に寄与した有機材料５₁の蒸気と、成膜対象物２４に到達できず、有機薄膜の形成に寄与できない有機材料５₁の蒸気とが存在し、生成された蒸気のうち、三分の二が成膜対象物２４に到達して有機薄膜を形成し、残りの三分の一が、成膜対象物２４に到達できず、成膜に寄与できないと言われている。

第二例の有機薄膜形成装置１０ｂでは、第二の蒸発槽１４₂は第二の冷却装置４₂によって冷却され続けており、成膜に寄与できない蒸気は第二の蒸発槽１４₂に導入され、析出された固体の有機材料となって蓄積されている。

第一の蒸発槽１４₁には、最大で、第一の蒸発槽１４₁の容積と同じ値の体積の有機材料５₁が配置され、その三分の一の体積の有機材料が第二の冷却装置４₂で析出されるものと考えると、有機材料を析出させる第二の蒸発槽１４₂は、第一の蒸発槽１４₁の容積の三分の一の容積で済むことになる。

ただし、複数の成膜対象物２４の間が離間すると、成膜に寄与できない蒸気の量が多くなり、最大で、生成された蒸気の量の二分の一になるものとすると、成膜に寄与できない蒸気から有機材料を析出させるためには、第二の蒸発槽１４₂の容積は、第一の蒸発槽１４₁の容積の二分の一(半分)が必要になる。
従って、第二の蒸発槽１４₂の容積は、最大でも、第一の蒸発槽１４₁の容積の二分の一(半分)で済むことになる。

第一、第二の蒸発槽１４₁，１４₂の容積比をこのように設定しておき、第一の蒸発槽１４₁内の有機材料５₁が蒸発して減少し、第二の蒸発槽１４₂に蓄積された有機材料が増加した場合には、第二の冷却装置４₂を停止させ、第二の加熱装置３₂による加熱を開始させ、次いで、第一の加熱装置３₁による加熱を停止し、第一の蒸発槽１４₁内での蒸気の生成を停止させ、第一の蒸発槽１４₁による有機薄膜の形成を終了させる。

第二の蒸発槽１４₂内に蓄積された有機材料が蒸発温度以上の温度に昇温され、蒸気生成が開始され、安定して蒸気が生成されるようになった後、切替装置１７を第二の接続に切り替え、第二の蒸発槽１４₂と分配装置２６とを接続し、第二の蒸発槽１４₂内で生成された蒸気を放出口２７から放出させ、成膜対象物２４に到達させて有機薄膜形成を開始する。
このように、第一の蒸発槽１４₁を冷却する時間を必要とすることなく第二の蒸発槽１４₂による有機薄膜形成を開始することができるので、待ち時間が無い。

また、第一の加熱装置３₁による加熱を停止する前に、第二の冷却装置４₂を停止させ、第二の加熱装置３₂によって第二の蒸発槽１４₂内の有機材料を蒸発温度以上の温度に昇温させておくと、第一の蒸発槽１４₁による有機薄膜形成を終了させた後、短時間で第二の蒸発槽１４₂による有機薄膜の形成を開始することができるので、有機薄膜を形成することができない時間を短くすることができる。

そして、上述したように、生成された蒸気のうち、三分の一が有機薄膜の形成に寄与できないものとした場合は、この第二例の有機薄膜形成装置１０ｂでは、有機薄膜に寄与できない蒸気は、九分の一(＝１／３×１／３)になるから、有機薄膜形成に寄与できない蒸気は真空排気によって廃棄、もしくは、真空槽１１の壁面に付着していた従来の装置に比較して、第二例の有機薄膜形成装置１０ｂの有機材料の廃棄量は従来の三分の一になる。

なお、上記例では、放出口２７を多数配置し、成膜対象物２４を静止させて、有機薄膜を形成してもよい。
また、有機材料の蒸気を生成する際に、第一又は第二の蒸発槽１６₁、１６₂の内部に、キャリアガスを導入することもできる。その場合は、第一、第二の蒸発槽１６₁、１６₂が第三の接続によって接続されているときには、加熱された第一又は第二の蒸発槽１６₁、１６₂から冷却された第一又は第二の蒸発槽１６₁、１６₂にキャリアガスが導入されることになるから、第一、第二の蒸発槽１６₁、１６₂の両方にキャリアガスの放出口を設け、第一又は第二の蒸発槽１６₁、１６₂が冷却される際に、他方の蒸発槽１６₁又は１６₂から導入されるキャリアガスを真空槽１１の内部に放出するようにしてもよい。

３₁……第一の加熱装置
３₂……第二の加熱装置
４₁……第一の冷却装置
４₂……第二の冷却装置
１０ａ、１０ｂ……有機薄膜形成装置
１１……真空槽
１５……放出装置
１６₁……第一の蒸発槽
１６₂……第二の蒸発槽
１７……切替装置
２０ａ〜２０ｅ……蒸発ユニット

Claims (4)

1. 真空槽と、蒸発ユニットとを有する有機薄膜形成装置であって、
   前記蒸発ユニットは、
   第一、第二の蒸発槽と、
   前記第一の蒸発槽に設けられ、前記第一の蒸発槽の側面の上部と下部とを加熱し、前記第一の蒸発槽内に位置する有機材料の蒸気を生成する第一の加熱装置と、
   前記第二の蒸発槽に設けられ、前記第二の蒸発槽の側面の上部と下部とを加熱し、前記第二の蒸発槽内に位置する前記有機材料の前記蒸気を生成する第二の加熱装置と、
   前記蒸気が導入されると、前記蒸気を真空槽内に放出する放出装置と、
   前記第一の蒸発槽と前記放出装置とを接続する第一の接続と、前記第二の蒸発槽と前記放出装置とを接続する第二の接続と、又は、前記第一の蒸発槽と前記第二の蒸発槽とを接続する第三の接続とのうち、いずれかの接続で前記蒸気を通過させる切替装置と、
   前記第一の蒸発槽の前記下部に接触して設けられ、前記第一の蒸発槽の前記下部を冷却する第一の冷却装置と、
   前記第二の蒸発槽の前記下部に接触して設けられ、前記第二の蒸発槽の前記下部を冷却する第二の冷却装置と、
   を有し、
   前記真空槽内に位置する成膜対象物の表面に前記放出装置から放出された前記蒸気を到達させ、前記成膜対象物の表面に有機薄膜を形成する有機薄膜形成装置。
2. 真空槽と、蒸発ユニットとを有する有機薄膜形成装置であって、
   前記蒸発ユニットは、
   第一の蒸発槽と、前記第一の蒸発槽の容積の半分以下の容積を有する第二の蒸発槽と、
   前記第一の蒸発槽に設けられ、前記第一の蒸発槽を加熱し、前記第一の蒸発槽内に位置する有機材料の蒸気を生成する第一の加熱装置と、
   前記第二の蒸発槽に設けられ、前記第二の蒸発槽を加熱し、前記第二の蒸発槽内に位置する前記有機材料の前記蒸気を生成する第二の加熱装置と、
   前記蒸気が導入されると、前記蒸気を真空槽内に放出する放出装置と、
   前記第一の蒸発槽と前記放出装置とを接続する第一の接続と、前記第二の蒸発槽と前記放出装置とを接続する第二の接続と、又は、前記第一の蒸発槽と前記第二の蒸発槽とを接続する第三の接続とのうち、いずれかの接続で前記蒸気を通過させる切替装置と、
   前記第二の蒸発槽を冷却する第二の冷却装置と、
   を有し、
   前記真空槽内に位置する成膜対象物の表面に前記放出装置から放出された前記蒸気を到達させ、前記成膜対象物の表面に有機薄膜を形成する有機薄膜形成装置。
3. 前記蒸発ユニットを複数有する請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の有機薄膜形成装置。
4. 前記第一の蒸発槽と、前記第二の蒸発槽とは、前記真空槽の内部に配置された請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の有機薄膜形成装置。

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